・リニアリティーとは

カメラで撮影された画像(あえて写真とは言わない)を
取り扱う時に、リニアリティ―という考えが大事になるときがあります。

例えば

この写真暗いから2倍に明るくすればいいんでしょ！
といって単純に2倍にすると

こうなります。
では撮影時に1EV(光の量が2倍)
露出補正をプラスしてして撮影すると

結果が異なります。
これは、リニアリティ―が無い状態で画像を2倍にしたために
発生する問題です。
リニアリティ―とは入力と出力が比例の関係にあることです。
5の光が入った時に10の出力、
15の光が入った時に30の出力、のような。

画像処理においてリニアリティが失われるのがどこか
簡単に図にしました。

センサに入射した光はA/D変換でデジタルの数値になります。
12bit(4096階調)とか14bit(16384階調)とか。
画像センサはほとんどベイヤー配列なので、
ベイヤ画像とします。

ここから暗電流を取り除くOB減算(黒レベル)、
そのあと、画素補間によって画像になります。
つぎに、ホワイトバランスを調整する
ホワイトバランスゲインがかかります。
(処理順はカメラや現像ソフトによって異なります)。
この段階ではまだリニアリティを保っているといえます。

この後にガンマがかかります。
人間の視覚特性に合わせた非線形の入出力関数です。
これによってリニアリティが失われます。
この後に、色再現、ノイズ処理、等などが行われ
圧縮してJPEGとなります。